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扫描电镜

扫描电镜. 成分衬度像 及 高倍组织观察. 一．实验目的. 掌握扫描电镜成分衬度像 —— 背散射电子像的原理、特点及其在组织观察中的应用。 利用场发射扫描电镜 Sirion 200 ，通过深腐蚀观察金相组织形态。 了解场发射扫描电镜的特点和应用。. 二．实验原理. 扫描电镜的主机工作于二次电子成像模式，但是二次电子信号与背散射电子关系密切，而且一种图像只是样品的一种再现形式，所以研究纯背散射电子像是很有意义的。. 二．实验原理. 背散射电子的成像

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Presentation Transcript

  1. 扫描电镜 成分衬度像 及高倍组织观察

  2. 一．实验目的 • 掌握扫描电镜成分衬度像——背散射电子像的原理、特点及其在组织观察中的应用。 • 利用场发射扫描电镜Sirion 200，通过深腐蚀观察金相组织形态。 • 了解场发射扫描电镜的特点和应用。

  3. 二．实验原理 扫描电镜的主机工作于二次电子成像模式，但是二次电子信号与背散射电子关系密切，而且一种图像只是样品的一种再现形式，所以研究纯背散射电子像是很有意义的。

  4. 二．实验原理 • 背散射电子的成像 这里提到的背散射电子是指能量大于50eV的全部背散射电子。由于样品的背反射系数η随元素的原子序数增加而增加，如图1所示，所以背反射电子像可以反映样品表面微区平均原子序数衬度。样品平均原子序数高的微区在图像上较亮。这样在观察金相组织的同时也反映了成份的分布。 由于产生背散射电子的样品深度范围较大，以及信息检测效率较低，因此图像的分辨率比二次电子像要低。

  5. 二．实验原理 图1 背散射电子产额T与原子序数Z的关系

  6. 二．实验原理 • 背散射电子像的衬度 （1）形貌衬度和成分衬度 背散射电子信号与样品形貌的关系决定于两个因素，第一，样品表面的不同倾角会引起发射电子数的不同。此外，即使倾角一定但高度有突变，背散射电子数也会改变；第二，由于探测器方位不同而收集到信号电子数不同。

  7. 二．实验原理 （2）磁衬度 由背散射电子显示的磁衬度通常称为第二类磁衬度。它是铁磁体磁畴的自感强度对背散射电子的Lorentz作用力所形成的。

  8. 二．实验原理 • 背散射电子像的分辨率 一般说来，当电子束垂直入射时，背散射电子像的分辨率受其信号电子的总发射宽度所限制。目前商用探头的指标一般为：平均原子序数分辨率△Z<1，空间分辩率δ≌80埃。

  9. 三、实验步骤与方法 • 背散射电子像观察 用Sirion 200型扫描电镜接收背散射电子像的方法是将背散射电子检测器送入镜筒中，将信号选择开关转到BSE位置接通背散射电子像的前置放大器。

  10. 三、实验步骤与方法 图2是亚共析钢中铁素体和珠光体的二次电子及背散射电子像的比较。 图3是半导体器件断口的二次电子像及背散射电子像的比较。 两组图对照观察，背散射电子像阴影效应明显，像分辨率低。由于背反射电子像信号弱，所以在观察中要加大束流，并采用慢速扫描。

  11. 三、实验步骤与方法 (a)二次电子(SE)像 (b)背散射电子(BSE)像 图2 亚共析钢中铁素体和珠光体的SEM形貌

  12. 三、实验步骤与方法 (a)二次电子(SE)像 (b)背散射电子(BSE)像 图3 半导体器件断口的SEM形貌

  13. 三、实验步骤与方法 • 金相组织深浸蚀高倍观察 金相组织深浸蚀后在扫描电镜下做高倍观察不仅可以得到与透射电镜复型技术相似的效果，而且可以得到富有立体感的图像。 目前广泛采用的深浸方法有酸浸深腐蚀，热氧化腐蚀，离子刻蚀，离子轰击浸蚀等。 深浸蚀后的金相试样特别适合对夹杂物及第二相的形态和分布进行观察。

  14. 三、实验步骤与方法 （a）断口形貌 (b)烧结体的表面形貌 图4 氧化锆陶瓷深浸蚀后的SEM形貌

  15. 四、实验验报告要求 • 说明扫描电镜成分衬度像——背散射电子像有什么特点，与二次电子像的异同。 • 说明扫描电镜在金相组织分析中的特点及应用。

  16. END!

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